Медицина
Технології
Медицина
Технології

Прототип імплантату з нановолокон вивільнив ліки завдяки п'єзоефекту

Американські дослідники розробили прототип системи дозованого доставлення ліків, яка після імплантації могла б тривалий час вивільняти лікарський препарат. Вона створена на основі нановолокон полімерного матеріалу, який завдяки п'єзоефекту витісняє з себе необхідну кількість попередньо всотаної речовини у навколишнє середовище. Опис винаходу оприлюднений в журналі ACS Applied Bio Materials.

Пласт матеріалу (зліва), утворений п'єзоелектричними полімерними нановолокнами (справа). Jin Nam / UCR

Пласт матеріалу (зліва), утворений п'єзоелектричними полімерними нановолокнами (справа). Jin Nam / UCR

Навіщо це вивчають?

Лікування деяких хронічних захворювань вимагає тривалого та регулярного використання лікарських препаратів. Так, наприклад, хворим на цукровий діабет може бути потрібно точно й регулярно вводити в організм інсулін ін'єкціями. Для них, а також пацієнтів, які вимушені щодня пити багато таблеток, може бути більш зручним варіантом використання імплантатів, які здатні виділяти дозовано лікарські засоби в організм. Такі пристрої вже зараз використовуються у клінічній практиці. Здебільшого такі імплантати є бульбашкою із біорозкладного матеріалу, який в організмі з часом розчиняється та вивільняє заключені в ньому ліки. Але вони не підходять для використання, коли препарат необхідно доставляти по графіку. Інші імплантати можуть виділяти ліки в заданий час, але найчастіше оснащені акумуляторами або іншою електронікою, яка не є біосумісною, тому імунна система на неї реагує як на чужорідний об'єкт. Зараз вчені з Каліфорнійського університету в Ріверсайді пропонують інший підхід до створення імплантованих пристроїв для контрольованого введення ліків.

Яка пропозиція вчених?

Автори наукової статті звернули увагу на матеріал, із якого створюють біосумісні каркаси для стовбурових клітин. Один із них, полімер полі(вініліден фторид-трифроетилен), або скорочено P(VDF-TrFE) при його фізичній деформації може продукувати електричний заряд. Явище відоме під назвою п'єзоелектричного ефекту. Його вчені й вирішили використати для дозованого доставлення ліків.

Дослідники застосували метод електроспінінгу, щоб утворити нановолокна з полімеру P(VDF-TrFE), які вони пошарово наклали одне на одного для утворення суцільного пласта. Завдяки цьому отриманий матеріал зміг всотати у себе відносно велику кількість лікарського препарату. Крім цього, структурування матеріалу на нанорівні дало змогу оптимізувати його чутливість у такий спосіб, що система доставлення ліків реагуватиме на фізичну силу безпечної для організму магнітуди й водночас не буде чутливою до буденної активності пацієнта.

Наскільки це ефективно?

Поки що прототип системи доставлення ліків перевірили на моделі людських тканин. Нею був гідрогель, у який занурили полімерний матеріал із нановолокон та піддали його впливу незначних терапевтичних ударних хвиль. Фізичного впливу виявилося достатньо, щоб спричинити електричний заряд, який витіснив електростатично приєднані до матеріалу молекули лікарського препарату в середовище гідрогелю. Як зазначають автори, кількість вивільненої речовини вони могли змінювати за бажанням через варіації сили й тривалості фізичного впливу.

Винахід може забезпечити тривале та локалізоване доставлення лікарських засобів. Завдяки здатності пласту з нановолокон велику кількість речовини за раз, його можна імплантувати один раз. Зараз науковці також працюють над розроблення альтернативного варіанту описаної системи доставлення ліків, яка на відміну від цієї, зможе безпечно розкладатися всередині організму, коли потреба в ній зникатиме.